專利名稱：一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量轉(zhuǎn)換方法，更具體地說(shuō)，尤其涉及一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
以往的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，通常使用幾十年前推導(dǎo)的高斯投影公式，中間展開項(xiàng)只有3到4項(xiàng)，精度只能達(dá)到厘米甚至分米級(jí)。而且大地坐標(biāo)與平面坐標(biāo)、(全局)平面坐標(biāo)與局部坐標(biāo)，之前的計(jì)算，需分開計(jì)算，操作不便。非專業(yè)人員，不一定熟知某地所屬帶號(hào)、中央子午線值等數(shù)據(jù)
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)據(jù)精度高、誤差小的毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法，其中該方法包括下述步驟(I)推導(dǎo)子午圈曲率半徑M的計(jì)算公式為M = m0+m2sin2B+m4sin4B+m6sin6B+m8sin8B+m10sin10B ；(2)推導(dǎo)卯酉圈曲率半徑N的計(jì)算公式為N = n0+n2sin2B+n4sin4B+n6sin6B+n8sin8B+n10sin10B ；(3)推導(dǎo)子午線弧長(zhǎng)X的計(jì)算公式
a-a4aAaQa、X = anB-~—sm2B +—sm4B———sm6B + —smW——設(shè) sinlOB，達(dá)到高精度所需的
02 46 8 10
10級(jí)展開項(xiàng)；上述公式中，B表示待測(cè)量點(diǎn)的纟韋度； m7 35 3563 M7 W4 15 7 105
Ufi = Win +■--1—fftA --H--+-、Q1 —--1--4H--Ffto H--/Wtrt、
00 2 8 4 16 6 128 h 256 102 2 2 32 6 16 % 256 10
m, 3 I 15m6 m% 45mn SI
Q4 =.:-...七-H--+-Mm 為='--I--- 'i--/ !0 ^rg =--1--Mia =-Mw ;
S16 32 6432 16 512128 256512 上述公式中，m。= a (l-e2)、m2 = -e2m0、m4 = -C1M1、m(> =-e2# 4、ms =^e2M6、
2468
/Iiw =Ue2OT8 ,e為橢球的第一偏心率,其公式化為e =_￡lZ*_ ;上述式中的a為橢球長(zhǎng)半.’10.a
軸，f橢球扁率；b為橢球短半軸，b=(l_f)*a ；(4)采用高斯投影正算方法推導(dǎo)高精度所需的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)平面坐標(biāo)計(jì)算公式
「00131 jC = X+ ^--sinBcosB-Ittl +^tsin Hcos3 B(5-t1 +9/;2 +4ij4)tA ；
Ipn224//4
y =—msB-f + -^--7rcos3B(l-t2+rf)f^ + ■ cos5 B(5 — 1812 +14 +14i|2 - SBrj2 i2)lm$;
其中x，y即為測(cè)量點(diǎn)的平面橫縱坐標(biāo)值；式中p 〃1 弧度=P 〃 秒，是常數(shù)57. 295779513082320876798154814105 ；B :待測(cè)量點(diǎn)的緯度；1〃投影所在帶的中央子午線經(jīng)度-投影點(diǎn)經(jīng)度(經(jīng)度差，單位是秒)；tItanB ; n2 = e ' 2 Cos2B ;a為橢球長(zhǎng)半軸，f■橢球扁率；b為橢球短半軸，b=(l_f)*a ；橢圓的第一偏心率e = jg.............;橢圓的第二偏心率e’ = jf!.............. ； n2 =
ab
e' 2Cos2B ； (5)
采用高斯投影正算反法推導(dǎo)高精度所需的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)大地坐標(biāo)公式
I=-------J--...——k + 2tl +iff)+-1--(5+2^1+ 24tt + 6tj3f +Br/ltl),苴中
NfCosBf 6/V-;cosj/ f " \2QN) cmB, X 1 1 f f ^ ^
B, I即為測(cè)量點(diǎn)的大地橫縱坐標(biāo)值；式中t=tanB ; n2 = e' 2Cos2B ；上述的一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法中，所述的步驟(I)的推導(dǎo)過(guò)程具體為
(I)在子午橢圓的一部分上取一微分弧長(zhǎng)DK = ds，相應(yīng)地有坐標(biāo)增量dx，點(diǎn)n是微分弧dS的曲率中心，于是線段Dn及Kn便是子午圈曲率半徑M ；任意平面曲線的曲率半徑的定義公式為M=g(7^53)
dB
VZKBx即緯度，從微分三角形DKE可求得-^
smB
^ Tf J_將上式代入(7— 53)，得Af =-- --(7-5,1)
dB sinB作Pn 是 P 點(diǎn)的法線，易得— tan(90 ^B) = ^mtB (7-11)
dx
22捕圓方程—^+ = I(7~ 12)
(T Ir對(duì)X取導(dǎo)，得字=-(7-13)
dx Ir ^(7-13)同(7-11)比較可得cot5 = (l-e2)三因此，求得y=x (l_e2) tanB(7-14)將(7-14)代入(7-12)， 兩邊同乘a2cos2B， 移位得
X:-)-aCOS^—(746)，
Vi:: sin i ,將上式代入(7-14)得== ^~ ~
W-F >
由
權(quán)利要求
1.一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該方法包括下述步驟 (1)推導(dǎo)子午圈曲率半徑M的計(jì)算公式為 M = m0+m2sin2B+m4sin4B+m6sin6B+m8sin8B+m10sin10B ； (2)推導(dǎo)卯酉圈曲率半徑N的計(jì)算公式為 N = n0+n2sin2B+n4sin4B+n6sin6B+n8sin8B+n10sin10B ； (3)推導(dǎo)子午線弧長(zhǎng)X的計(jì)算公式
2.根據(jù)要求I所述的一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述的步驟(I)的推導(dǎo)過(guò)程具體為(1)在子午橢圓的一部分上取一微分弧長(zhǎng)DK = ds，相應(yīng)地有坐標(biāo)增量dx,點(diǎn)n是微分弧dS的曲率中心，于是線段Dn及Kn便是子午圈曲率半徑M ；任意平面曲線的曲率半徑的定義公式為
3.根據(jù)要求I所述的一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述的步驟(2)的推導(dǎo)過(guò)程具體為過(guò)P點(diǎn)作以0'為中心的平行圈PHK的切線PT，該切線位于垂直于子午面的平行圈平面內(nèi)；因卯酉圈也垂直于子午面，故PT也是卯酉圈在P點(diǎn)處的切線；即PT垂直于Pn ;所以PT是平行圈PHK及卯酉圈PEE'在P點(diǎn)處的公切線；由麥尼爾定理知，假設(shè)通過(guò)曲面上一點(diǎn)引兩條截弧，一為斜截弧，且在該點(diǎn)上這兩條截弧具有公共切線，這時(shí)斜截弧在該點(diǎn)處的曲率半徑等于法截弧的曲率半徑乘以兩截弧平面夾角的余弦；由此圖可知，平行圈平面與卯酉圈平面之間的夾角，即為大地緯度B，如果平行圈的半徑用r表示，則有r=NcosB(7-62) 又因?yàn)槠叫腥Π霃絩等于P點(diǎn)的橫坐標(biāo)x，亦即
4.根據(jù)要求I所述的一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述的步驟(3)的推導(dǎo)過(guò)程具體為取子午線上某微分弧PP' = dx，令P點(diǎn)緯度為B，P'點(diǎn)緯度為B+dB，P點(diǎn)的子午圈曲率半徑為M,于是有dx = MdB 從赤道開始到任意緯度B的平行圈之間的弧長(zhǎng)可由下列積分求出
全文摘要
本發(fā)明公開了一種毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法；屬于測(cè)量方法技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)要點(diǎn)包括下述步驟(1)推導(dǎo)子午圈曲率半徑M的計(jì)算公式；(2)推導(dǎo)卯酉圈曲率半徑N的計(jì)算公式；(3)推導(dǎo)子午線弧長(zhǎng)X的計(jì)算公式；(4)采用高斯投影正算方法推導(dǎo)高精度所需的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)平面坐標(biāo)計(jì)算公式；(5)采用高斯投影反算方法推導(dǎo)高精度所需的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)大地坐標(biāo)公式；本發(fā)明旨在提供一種數(shù)據(jù)精度高、誤差小的毫米級(jí)高精度測(cè)量轉(zhuǎn)換方法；用于測(cè)量轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102750457SQ20121025005
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者何家俊, 何文欽, 何濤, 余苗, 盧永昌, 張?chǎng)? 熊勝華, 肖玉芳, 范家驊, 賈登科, 趙宏堅(jiān), 趙志強(qiáng), 陳振民, 魏莉萍 申請(qǐng)人:中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司, 北京中科輔龍科技股份有限公司